Esercizio fisico nel diabete- implicazioni -

• Alterazioni nell’adattamento all’esercizio fisico legate al diabete, all’insulinoresistenza e alla terapia

• Effetti benefici dell’esercizio fisico sulla malattia (prevenzione, terapia, complicanze)

• Rischi legati alle complicanze già presenti

Problematiche specifiche dell’anziano

Principali risposte ormonali all’esercizio fisico

Si riduce:Insulina

Aumentano:GlucagoneCatecolamineCortisoloGH

iperglicemia

ipoglicemia

Ruolo degli ormoni controinsularinell’adattamento all’esercizio fisico

Effetti emodinamici• aumento gettata cardiaca• ridistribuzione del flusso sanguigno

Effetti metabolici• aumento glicogenolisi muscolare• aumento produzione epatica di glucosio• aumento lipolisi e chetogenesi• riduzione utilizzazione del glucosio

Effetti ventilatori• broncodilatazione• aumento frequenza respiratoria

Significato della riduzione dell’insulinemianell’adattamento all’esercizio fisico

• favorisce l’effetto di stimolo degli ormoni controinsulari su produzione epatica di glucosio e lipolisi

• non impedisce l’aumento della captazione di glucosio nel muscolo in attività

• modula l’effetto iperglicemizzante degliormoni controinsulari

• riduce la captazione di glucosio neimuscoli non impegnati nella contrazione

FEGATO

Ormoni controinsulari

Insulina

_+

Glucosio

SANGUE

SNC/GR

TESSUTIINSULINODIP.

_+

REGOLAZIONE ENDOCRINA DELL’OMEOSTASI GLUCIDICA DURANTE ESERCIZIO FISICO

MUSCOLOCHE LAVORA

Effetti acuti dell’esercizio fisico sulla produzione e utilizzazione di glucosio

• Aumento utilizzazione muscolare di glucosio,malgrado la riduzione dei livelli di insulina (aumento sensibilità periferica all’insulina)

• Nell’esercizio protratto riduzione progressiva dellaglicemia

• Graduale sostituzione del glucosio con gli acidi grassi come substrato energetico muscolare

• Aumento produzione epatica di glucosio (glicogenolisi + neoglucogenesi), a bilanciarel’aumentato consumo e garantire l’apporto delsubstrato per muscolo e SNC

FATTORI CHE AUMENTANO LA CAPTAZIONE MUSCOLARE DI

GLUCOSIO DURANTE ESERCIZIO

- Aumento del flusso sanguigno ai muscoli in attività

- Apertura dei capillari con aumento del lettovascolare

- Reclutamento di trasportatori del glucosio(GLUT-4)

EFFETTI DELLA CONTRAZIONE SUL TRASPORTO DEL GLUCOSIO NEL

MUSCOLO

Aumentato rapporto

AMP/ATP

Attivazione Kinasi AMP-dipendente

TraslocazioneGLUT4

• ••••

•••••• •

•••

• • • • • • • • • • • • • •

calcium

?

contraction

MAPK/JNKp38

Chronic adaptations?

Autocrine(no adenosine?)

Plasma membrane

paracrine

?IRS-1

PI3-kinase

Rab4

Sarcoplasmatic reticulumTransverse

tubule

Insulin Exercise

Effetto dell’insulina e della contrazione sui GLUT-4

Glucose

GLUT4 Ves icles

Tra

spor

to (n

mol

/g m

in)

glucosio (mmol/l)

riposo

Curve dose-risposta fra concentrazione di glucosioe trasporto del glucosio nel muscolo in vitro

citocalasina B

contrazioni (48/min)

riposo+insulina (10mU/ml)

contrazioni+insulina

0

10 0

20 0

30 0

40 0

0 1 0 2 0 30

(da Nesher et al, 1985)

DIABETE MELLITOTipo 1 :

carenza assoluta di insulina- esordio in genere in età giovane- peso in genere normale

Tipo 2 :carenza relativa + inefficacia dell’insulina (insulinoresistenza)

- esordio in genere in età adulta/senile- spesso associato a obesità

FEGATO Glucosio

SANGUE

SNC/GR

MUSCOLO/TESS. ADIP.

Ormoni controinsulariInsulina

_+ _+

REGOLAZIONE ENDOCRINA DELL’OMEOSTASI GLUCIDICA

Insulina esogena

Effetti acuti dell’esercizio fisico sulla glicemia nel diabete tipo 1

0

3

6

9

12

0 0 0 120 160

glicemia (mmol/l)

minuti

esercizio esercizio

insulina/colazione.

.

(Ronnemaa e Koivisto, 1988)

4 8

ripo s oes erc izio

Principali fattori che influenzano la risposta glicemica all’esercizio nel diabete tipo 1

• terapia insulinica– tipo di insulina e dose– distanza di tempo dalla somministrazione– sito di iniezione (evitare arto esercitato)

• controllo metabolico del momento• alimentazione prima e durante l’esercizio• intensità e durata esercizio

• temperatura esterna

Andamento dell’insulinemia durante esercizio nel diabete insulino-trattato

soggetto non diabetico

ipoinsulinemia

iperinsulinemia

normoinsulinemia(stabile)

durata esercizio

insu

linem

ia

Inconvenienti di un deficit di insulina durante esercizio fisico

• ridotta captazione di glucosio nel muscolo che lavora, con scadimento della performance

• mancato bilanciamento effetto iperglicemiz-zante degli ormoni controinsulari, con aumentodella glicemia

• eccessiva mobilizzazione di acidi grassi, con aumentata sintesi chetoacidi e rischio acidosi

Inconvenienti di un eccesso di insulina durante esercizio fisico

• aumento captazione di glucosio indotto dallaattività muscolare, con rischio di ipoglicemia(che persiste anche dopo l’esercizio)

• inibizione mobilizzazione acidi grassi, con ridotta disponibilità di substrati energeticialternativi al glucosio

Steve Redgrave5 volte oro olimpico

(1984,1988,1992,1996,2000)

Diabete tipo 1

Esercizio fisico e diabete tipo 1Principi fondamentali da seguire

• Avere una buona conoscenza della malattia e deglieffetti dell’esercizio

• Intensificare l’autocontrollo in occasionedell’esercizio per prevenire effetti metabolici sfavorevoli e per saggiare la risposta individualeallo sforzo e ai provvedimenti adottati

• Assumere supplementi di carboidrati nel corsodell’esercizio in caso di sforzo protratto o di sintomi di ipoglicemia

• Sottoporsi a controlli medici regolari• Rendere nota la malattia ad un compagno/allenatore• Evitare sport particolari (roccia, immersione subacquea)

Attività fisica e diabeteAdattamento della terapia

- Sperimentare le reazioni individuali all’esercizio fisico e verificare la risposta ai vari aggiustamenti adottati

- Ridurre la dose di insulina precedente ed eventualmente successiva all’esercizio fisico, tenendo presente il valore della glicemia

- Se la riduzione non è possibile, prevedere unaumentato consumo di glucosio e compensarlo, senecessario, con aumentata introduzione di carboidrati

Attività fisica nel diabete insulino-trattato

- automonitoraggio -

• controllare le urine prima (chetonuria)

• controllare la glicemia prima (se possibile durante)e dopo

Attività fisica e diabete tipo 1Norme pratiche generali

- controllare la glicemia e la chetonuria prima di iniziare l’esercizio fisico• con chetonuria: NO ESERCIZIO FISICO• con glicemia non elevata: INGERIRE CHO

- Attenzione all’ipoglicemia durante e dopo:al primo segno di malessere assumere bevande zuccherate o caramelle

Esercizio fisico programmato nel diabete insulino-trattato

1.Ridurre la dose di insulina pronta precedente

2.Iniziare l’attività fisica 1-2 ore dopo il pasto

3.Iniettare l’insulina in zone non interessate dall’attività fisica

4.Nelle ore successive assumere un supplemento di carboidrati, se necessario (misurare glicemia)

DIABETE MELLITO

Tipo 1 :carenza assoluta di insulina

- esordio in genere in età giovane- peso in genere normale

Tipo 2 :carenza relativa + inefficacia dell’insulina (insulinoresistenza)

- esordio in genere in età adulta/senile- spesso associato a obesità

PREVALENZA DEL DIABETE IN RAPPORTO ALL’ ETA’

Mirano Study (20-59 anni – con OGTT)

anni

%

= 9 10-19 20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 = 700

5

10

15

20

Brunico Study (40-80 anni – con OGTT)

Vicenza Study (tutte le età)Verona Study (tutte le età)

L’ESERCIZIO FISICO AUMENTA LA CAPTAZIONE MUSCOLARE DI GLUCOSIO

INDIPENDENTEMENTE DALL’INSULINA

- Aumento del flusso sanguigno ai muscoli in attività

- Apertura dei capillari con aumento del lettovascolare

- Reclutamento dei trasportatori del glucosio(GLUT-4)

Effetti di una singola seduta di esercizio sulla omeostasi glucidica

• Aumento dell’utilizzazione del glucosio

• Aumentata sensibilità all’insulina per la captazione del glucosio

Gli effetti possono persistere per diverse ore dopo la cessazione dell’esercizio

Modificazioni della glicemia e dell’insulinemia durante esercizio fisico prolungato in pazienti con diabete ti o 2

5

10

15

20

25

-15 0 60 120 1803

4

5

6

7

8

-15 0 30 60 90 120 150 180

Glicemia (mmol/l)

minuti minuti

Insulinemia (mU/l)

controlli

diabetici

controlli

diabetici

(Devlin et al, 1987)

Peculiarità del diabete tipo 2 in relazione all’esercizio fisico

L’esercizio ha effetti benefici sui meccanismi patogenetici della malattia e sui fattori di rischio cardiovascolare associati al diabete: è uno strumento di cura.

•

Non vi è ipoinsulinemia assoluta: difficilmente l’esercizio può precipitare uno scompenso metabolico.

•

• L’eventuale iperinsulinemia è in genere conseguenza dell’insulinoresistenza e si riduce con il miglioramento della sensibilità insulinica (non è così se farmaco-indotta)

Effetti favorevoli dell’esercizio fisico sui fattori di rischio cardiovascolare nel diabete tipo 2

• Riduzione glicemia• Aumento sensibilità insulinica• Riduzione colesterolo LDL e trigliceridi• Aumento colesterolo HDL• Riduzione tessuto adiposo, specie viscerale• Riduzione fattori pro-coagulanti• Controllo dell’ipertensione (lieve)

Riduzione mortalità cardiovascolare

Approccio iniziale raccomandatonell’algoritmo della terapia del diabete tipo 2

Consensus statement ADA/EASD 20091. Interventi su stile di vita + metformina

Standard italiani per la cura del diabete AMD/SID 2009-101. Interventi su stile di vita2. Se non sufficiente associare metformina

OBIETTIVI TERAPEUTICIper la riduzione del rischio cardiovascolare nel diabete

mellito di tipo 2

• Riduzione di peso corporeo e obesità viscerale

• HbA1c < 7.0 %

• Colesterolemia LDL < 100 mg/dl

• Colesterolemia HDL > 40 mg/dl

• Trigliceridemia < 150 mg/dl

• Pressione arteriosa < 135/85 mmHg

• Sospensione del fumo

• Attività fisica ( > 10 MET)

0 1-10 11-20 21-30 31-40 > 40

+ 0.8

+ 1.0

+ 0.03

- 1.8

- 4.6

- 3.8

- 4.5

+ 0.1

+ 3.4

+ 0.1

p<0.05

+ 0.6

+ 1.0

- 0.06

- 1.5

- 2.4

- 5.6

- 7.1

+ 1.1

+ 2.1

- 0.3

+ 0.1

- 0.9

- 0.44

- 6.4

- 2.9

- 10.2

- 3.4

+ 2.9

- 48.2

- 2.6

- 2.2

- 3.8

- 0.88

- 5.5

- 4.8

- 10.7

- 5.3

+ 5.6

- 55.2

- 3.7

- 3.0

- 5.5

- 1.11

- 6.6

- 5.3

- 7.4

- 6.3

+ 10.4

- 57.4

- 4.8

- 3.2

- 7.1

- 1.19

- 9.2

- 7.1

- 10.9

- 7.7

+ 6.3

- 68.4

- 4.3

Peso Kg

HbA1c %

PA max mmHg

PA min mmHg

Col. tot mg/dl

Col. LDL mg/dl

Col. HDL mg/dl

TG mg/dl

CHD %

Circonf. vita cm

Di Loreto et al, Diabetes Care 2005

Modificazioni osservate in base al livello di attività fisica raggiunto (MET)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

4

8

12

16

20

24 Media HbA1c = 11% 10%9%

8%

7%

Correlazione tra controllo glicemico, durata del diabete e retinopatia diabetica (Adattata da : The Diabetes Control and Complications Trial Research Group, 44:968, 1995)

Tas

so d

i pro

gres

sion

e de

lla re

tinop

atia

Durata del follow-up (anni)

RR CI

UKPDS - GLUCOSE CONTROL STUDYAGGREGATE CLINICAL ENDPOINTS

0.3 1 1.8

Any diabetes-related endpoint 0.88 0.029

Diabetes-related deaths 0.90 0.34

All-cause mortality 0.94 0.44

Myocardial infarction 0.84 0.052

Stroke 1.11 0.52

Microvascular 0.75 0.0099

•••

••

•

pRelative risk & 95%CI

Favoursintensive

Favoursconventional

Umpierre et al, JAMA 2011

Effects ofaerobic,

resistanceor combinedtraining on

HbA1c

Effects ofphysical activity

advice on HbA1c

Umpierre et al, JAMA 2011

Captazione di ossigeno durante esercizio al cicloergometro nel diabete tipo 2 non complicato

Regensteiner et al, 1998

0

5

10

15

20

25

30

35

controlli magri sedentari

0

3

6

9

12

controlli obesi sedentaridiabetici tipo 2 obesi sedentari

VO2 max VO2/ lavoro

*

*

∆ ∆

ml

x kg

x m

in

ml

x kg

x m

in

Risposte all’esercizio submassimale nel diabete tipo 2 non complicato

Regensteiner et al, 1998

Lattacidemia VO2/ VO2 max

0

1

2

3

4

5

20 w 30 w 80 w 20 w 30 w 80 w0

30

60

90

controlli magri

controlli obesicontrolli magri

controlli obesidiabetici tipo 2

* *

diabetici tipo 2

mm

ol/l

%

0

10

20

30

40

50

60

70

Resting Handgrip

Controlli

T2DM

Scognamiglio et al, 2004

Frazione di eiezione del ventricolo sinistro in diabetici tipo 2 a riposo e durante handgrip

*

* p<0.01 vs controlli

Adiposità e VO2 max in soggetti magri normoglicemicicon familiarità di 1° grado per diabete tipo 2

Nyholm et al, 2004controllifamiliari di diabetici

0

3

6

9

12

0

10

20

30

0

20

40

60

80

Sensibilitàinsulinica

BMI Adipositàviscerale

IMG

U (

mg/

kg F

FM

x m

in)

Kg/

m2

cm2

0

10

20

30

40

50

60

70

VO2 max

ml/k

g F

FM

x m

in

**

*

insulinoresistenza riduzione attività fisica

diabete tipo 2

Modificazioni della VO2 max dopo 3 mesi di training nel diabete tipo 2 (3 h/w 70-85% max)

0

5

10

15

20

25

30

35

controlli magri controlli obesi diabetici

Brandemburg et al, 1999

BaseDopo training

*

* p<0.05 vs altri gruppi

ml

x kg

x m

in

PERCENTUALE DI SOGGETTI DIABETICI CHE HANNO RAGGIUNTO IL LIVELLO RACCOMANDATO DI ATTIVITA’ FISICA E STIME DI ATTIVITA’ MEDIA

DOPO 2 ANNI DI ATTIVITA’ EDUCATIVA INTENSIVA

Intervento Controllo p<0.01

020406080

% >10 M ET-h/week0

10

20

30

M ET-h/week

Di Loreto et al, 2003

Look AHEAD Trial

Changes in weigth, fitness and CV riskfactors after 4 years

Arch Intern Med 2010

weight METs

HbA1c SBP

DBP HDL

TG LDL

Long-term behaviours of fasting plasma glucose, HbA1c, weight and fasting plasma insulin in type 2 diabetes

patients on intensive or conventional therapy

UKPDS 33, Lancet 1998

glucose

weight

HbA1c

insulin

47

La glicemia di un diabetico condiziona, a parità di livelli di insulina,

l’utilizzo dei substrati durante esercizio?

48(Jenni et al, Diabetologia 2008)

7 Physically active men with type 1 diabetesByke, 55-60% VO2max

Lattacidemia (mmol/L)

0.6

0.7

1.3

1.4

basale picco

49

(Jenni et al, Diabetologia 2008)

Contributo relativo dei diversi substrati

Glycogen

Glucose infused

Endogenous glucose

Lipids

Proteins

Caratteristiche peculiari dei pazienti con diabete tipo 2

• Spesso anziani

• Spesso in sovrappeso/obesi

• Spesso in terapie poli-farmacologiche

• Rischio di ipoglicemia farmaco-indotta

• Complicanze croniche frequenti, anche al momento della diagnosi di diabete

• Alterata efficienza metabolica

Implicazioni energetiche delle alterazioni metaboliche del diabete tipo 2

• Iperglicemia = difficoltà ad utilizzare il glucosio, stato di carenza energetica

• Insulinoresistenza = ridotta e alterata risposta all’insulina, presenza di multipli fattori di rsichiocardiovascolare

• Ridotta flessibilità metabolica = ridotta ossidazione basale FFA, ridotta capacitàinsulinica di incrementare l’ossidazione dei carboidrati

La capacità aerobica massima dei diabetici tipo 2 è in media di ~22 ml/kg min, cioè 6.4 MET *

Questo implica che nel diabetico “medio” si possono prescrivere esercizi aerobici di intensità fino a 4.8 MET (75% del massimo).

* Boulè et al, Diabetologia 2003

Johns on et al, Diabetes Care 2005

*Activity Monitoring Pod 331

Exercise and Type 2 DiabetesACSM & ADA Joint Position Statement

• Attività aerobica: almeno 3 ma meglio 5 giorni/settimana

• Per almeno 150 min/settimana se moderata (40-60% VO2 max) o 60-75 min se vigorosa (61-75% VO2max)

• Se moderata, considerare la possibilità di una intensificazione

Colberg et al, Diabetes Care, December 2010

Exercise and Type 2 DiabetesACSM & ADA Joint Position Statement

• Attività di forza: da associare all’attività aerobica, almeno 2 ma meglio 3 giorni/settimana, per migliorare forza e az. insulinica

• Moderata (~50% 1-RM) o meglio vigorosa (75-80% 1-RM)• Lenta progressione fino a 1-4 serie di 8-10 ripetizioni di 5-10

esercizi, con uso di macchine di resistenza e pesi liberi, a carico dei principali muscoli di arti superiori, arti inferiori e tronco

• Se autogestita può essere meno efficace per il control o metabolico, adeguata per massa muscolare e forza

Colberg et al, Diabetes Care, December 2010

• Initial instruction and periodic supervision by a qualified exercise trainer is recommended for most persons with type 2 diabetes, particularly if they undertake resistance exercise training.

• Use of objective measures such as step counters may enhance reaching daily goals.

Exercise and Type 2 DiabetesACSM & ADA Joint Position Statement

Colberg et al, Diabetes Care, December 2010

• High intensityresistance

training + weightloss vs weight

loss alone• 6 months of

supervisedtraining + 6

months of home-based training

Dunstan et al, Diabetes Care 2005

2007;147:357

N=251 T2DM (multicentrico)Durata intervento: 22 settimane (3 sedute/settimana)Dieta stabile

Randomizzazione a 4 gruppi:• a) a. aerobica (treadmill, cicloergometro): 45’ al 75% HRmax• b) a. di resistenza (macchine): 3 serie di 7 esercizi a 7-9 RM• c) a. combinata: a+b• d) gruppo di controllo sedentario

Sigal et al, Ann Intern Med 2007

Drop out 30 (12%)

2007;147:357

2007;147:357

Church et al, JAMA 2010

•262 diabetici tipo 2 sedentari•RCT•9 mesi di intervento (impegno di tempo sovrapponibile)

– Aerobico (n=72): 12 kcal/kg per settimana, 50-80% VO2max– Resistenza muscolare (n=73), 1-12 ripetizioni di 2-3 set di 9

esercizi, 3 volte/w– Combinato (n=76), 10 kcal /kg per settimana attività aerobica +

1 set di 9 esercizi, 2 volte/w – Non-esercizio (n=41)

Church et al, JAMA 2010

**

* p<0.05 vs controls

HbA1c changes after 4 months ofAerobic or Resistance training

(mean ± SD)

7.5

7.0

6.5

6.0

5.5

5.0

p = NS between groups

p<0.01 p<0.01

HbA

1c

(%)

Aerobic Resistance

Pre training

Post training

-0.35-0.40

Insulin sensitivity changes after 4 months ofAerobic or Resistance training

(mean ± SD)

p=0.01 p<0.05

p = NS between groupsPre trainingPos t training

µm

ol/m

in

m2

BSA 30% 19%

619 809 644 763

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Aerobic Res is tance

Predictors of HbA1c changes after exercise trainingby multiple regression analysis

(R2= 0.55)

-1.392 -1.392

(%) 0.175 0.337

(kg)

-0.049 -0.422(ml/kg min)

0.110 0.372

-0.006 -0.152(kg)

Coefficient Std. Coeff p value

Intercept 0.008

HbA1c at bas e line0.017

Change in Truncal Fat

0.002Change in VO2 peak

0.006

0.250Change in Leg extens ion

Frequenza cardiaca, lavoro totale, livelli di lattato e di FFAdurante e dopo esercizio intermittente ad elevata intensità o esercizio di moderata intensità in diabetici tipo 1

Variazioni dei livelli degli ormoni controinsularidurante e dopo esercizio intermittente ad elevata intensità o esercizio di moderata intensità in diabetici tipo 1

• 7 giovani diabetici tipo 1 sottoposti in due occasioni a 20’ di attività fisica moderata al cicloergometro (40% VO2max), dopo l’iniezione della dose abituale di insulina e la colazione, una volta raggiunta una glicemia di 11 mmol/l (198 mg/dl)

• Successivamente, nelle due occasioni:– riposo per 120 minuti– sprint massimale per 10’’, poi riposo per 120 minuti

• Registrazione dell’andamento della glicemia e misurazione dei livelli di catecolamine, GH e cortisolo nel corso dello studio

(Bussau et al, Diabetes Care 2006)

Disegno sperimentale

EFFETTI DI UNO SPRINT MASSIMALESULLA CADUTA GLICEMICA POST-ESERCIZIO

NEL DIABETE TIPO 1

EFFETTI DI UNO SPRINT MASSIMALE DOPO L’ESERCIZIO SULLA CADUTA GLICEMICA NEL DIABETE TIPO 1

Bussau et al, Diabetes Care 2006

si sprint

no sprintex

EFFETTI DI UNO SPRINT MASSIMALE DOPO L’ESERCIZIO SUGLI ORMONI CONTROINSULARI NEL DIABETE TIPO 1

Bussau et al, Diabetes Care 2006

si sprint

no sprint

EFFETTI DI UNO SPRINT MASSIMALE PRE O POST-ESERCIZIOSULLA CADUTA GLICEMICA NEL DIABETE TIPO 1

Bussau et al, Diabetologia 2007

post pre

EFFETTI DI UNO SPRINT MASSIMALE PRE- ESERCIZIO SUGLI ORMONI CONTROINSULARI NEL DIABETE TIPO 1

Bussau et al, Diabetologia 2007

• 16 giovani soggetti sedentari o moderatamente attivi– età 21+2 anni, – BMI 23.7+3.1 kg/m2

– VO2 picco 48+9 ml/ kg min

• 2 settimane di esercizio supervisionato ad alta intensità(corrispondente a circa 250 kcal /settimana)– 6 sessioni di 4-6 sprint di 30” (con recupero di 4’) al

cicloergometro al 75% della Wmax (pedalata di 90 rpm)

• Misure prima e dopo le due settimane di allenamento– OGTT (con misura di glicemia, insulina, NEFA)– Performance (tempo richiesto per un lavoro di 250 kJ)

Babraj et al, BMC Endocrine Disorders 2009

Soggetti e protocollo

Babraj et al, BMC Endocrine Disorders 2009

Babraj et al, BMC Endocrine Disorders 2009

Effetto sulla glicemia dei farmaci beta-bloccanti durante esercizio intenso in soggetti con diabete tipo 1 e controlli

(Sigal 1999)

diabetici

controlli

Area = controlli senzabeta-bloccante

ex

Beta-bloccante

esercizio

Esercizio all’85-87% della VO2max

Infusione propranololo

Effetto dei farmaci beta-bloccanti sui livelli di acidi grassi liberi durante esercizio in soggetti con diabete tipo controlli

(Sigal 1999)

ex

Beta-bloccante

esercizio

diabetici

controlli

Area = controlli senzabeta-bloccante

Finnish Diabetes Prevention Study- schema di randomizzazione (1993-1998) -

Soggetti con IGT n=522

Controllon=257

Stile di vitan=265

conclusione trial(2000-2001)

follow-up(2004)

n=223 n=237

Effetto a lungo termine della modifica dello stile di vita sulla comparsa di diabete tipo 2 nei soggetti con IGT

del Finnish Diabetes Prevention Study

Peltonen et al, Lancet 2006

Rischio di diabete nei soggetti con IGT del FinnishDiabetes Prevention Study riesaminati nel follow-up a

lungo termine dopo la conclusione del trial

Peltonen et al, Lancet 2006

Caratteristiche dei soggetti del Finnish Diabetes PreventionStudy, durante il trial e nel follow-up a distanza

Peltonen et al, Lancet 2006

• 2766 of 3150 eligible subjects (88%) enrolled after completion of the randomised trial (mean duration 2.8 yr)

• Mean additional follow-up 5.7 yr• All 3 groups offered lifestyle intevention. Lifestyle group

offered additional counseling sessions for weight loss.• Attendance at lifestyle session was 18% in the original

lifestyle, 15% in the metformin and 14% in the placebo groups.

• 70% of subjects in the metformin group maintainedtherapy

• Intention-to-treat analysis

DPP Outcomes Study

Mean weight changeYears since randomization Years since outcome study baseline

Cumulative frequency of diabetes

-34%

-18%

Lancet, November 2009

Lancet, November 2009

Lifestyle intervention for prevention of type 2 diabetes in primary health care: 1 yr follow-up of the FinnishNational Diabetes Prevention Program (FIN-D2D)

Saaristo et al, Diabetes Care 2010

• 10,149 subjects at high risk for diabetes (IGT, IFG, CV disease or GDM)

• 1yr follow-up data available in 2,798 subjects– Mean age 56 yr– BMI 30.9 kg/m2

Lifestyle intervention for prevention of type 2 diabetes in primary health care: 1 yr follow-up of the FinnishNational Diabetes Prevention Program (FIN-D2D)

Saaristo et al, Diabetes Care 2010

Lifestyle intervention for prevention of type 2 diabetes in primary health care: 1 yr follow-up of the FinnishNational Diabetes Prevention Program (FIN-D2D)

Saaristo et al, Diabetes Care 2010

Diabetes incidence according to weight loss

-69%(-41-84)

-28%(-54+13)

+10%(-23+58)

Prima caus adi cecità

Caus a maggioredi ins uffic ienzarenale & dialis i

Prima caus adi amputazionenon traumatica

Concaus anel 40-50% diinfarti e ictus

Diabete

Diabete : le complicanze

Rischi connessi con l’esercizio fisico nel diabete tipo 2

Aggravamento complicanze croniche severe (retinopatia, piede diabetico)

Evento cardiovascolare acuto• cardiopatia ischemica (silente!)• neuropatia autonomica

Massimo carico di lavoro permesso nei diabetici

• Fino alla stanchezzaSenza complicanze

• I parametri cardiovascolari e metabolici devono restare negli intervalli di normalità

Con complicanze (clinicamente significative)

Attività fisica nella cura del diabete tipo 2Indagini preliminari

1.Retinopatia

2.Nefropatia

3.Coronaropatia (forme silenti!) e macroangiopatia

4.Neuropatia somatica

5.Neuropatia autonomica

Valutare la presenza e la gravità di:

Prima di avviare un paziente diabetico a programmi di esercizio fisico va

prescritto un test da sforzo?

• L’utilizzo del test da sforzo in soggetti diabetici asintomatici a basso rischio di coronaropatia, intenzionati a intraprendere un programma di attivitàfisica (moderata), non è raccomandato (rischio di evento cardiaco a 10 anni < 10%).

• (Livello della prova VI, Forza della raccomandazione D)

ACSM & ADA Joint Position Statement 2010- Ecg stress test before exercise programs in diabetic patients -

• Before undertaking exercise more intense than briskwalking… ECG exercise stress testing is notrecommended for asymptomatic individuals at low riskof CAD

• ECG stress testing may be indicated for individualsmatching one or more of the following criteria…

? Age > 40 years

? Age > 30 years and:

- Diabetes duration > 10 years

- Hypertension, Cigarette smoking, Dyslipidemia

- Proliferative or preproliferative retinopathy, nephropathy(including microalbuminuria)

? Any of the following, regardless of age:

- Known or suspected vascular disease

- Autonomic neuropathy

- Advanced nephropathy with renal failure

ACSM & ADA Joint Position Statement 2010- Criteria for a preliminary ecg stress test in diabetic patients -

Joint Position Statement – ACSM & ADA, 2009

Esercizio fisico e diabeteRaccomandazioni in presenza di microangiopatia

• evitare qualsiasi attività strenua o che comporti una

manovra di Valsalva, colpi o scuotimenti bruschi

• porre attenzione al controllo pressorio

Retinopatia proliferante:

Nefropatia:

Joint Position Statement – ACSM & ADA, 2009

Esercizio fisico e diabeteRaccomandazioni in presenza di neuropatia periferica

• I pazienti con neuropatia periferica, senza

ulcerazioni in atto, possono effettuare attività fisica

moderata con carico sulle estremità.

• Si raccomanda attenta cura dei piedi, con uso di

calzature idonee e ispezione quotidiana.

Il problema della neuropatia autonomica

• Altera il compenso emodinamico allo sforzo• Si associa ad un aumentato rischio cardiovascolare e di

lesioni al piede• Interferisce con la possibilit di usare la frequenza

cardiaca come indice di intensit dello sforzo• Comporta una ridotta capacit di contrastare e percepire

l ipoglicemia • Può provocare incoordinazione temporale fra effetto dei

farmaci ipoglicemizzanti e assorbimento dei nutrienti• Può comportare difficolt nel controllo termico

Necessario non far superare livelli di attività fisica percepiti come sforzo moderato

àà

à’

à

-60 0 70 130 1900

6

7

9

10

11

8

esercizio

Glibenclamide

*

SE

0-60 0 70 130 190

30

40

60

70

80

20

50

esercizio*GlibenclamideE+S

E+S

E

S

Glicemia (mmol/l) Insulina (pmol/l)

minuti minuti(Larsen et al, Diabetes Care 1999)

Interazione fra sulfoniluree ed esercizio sull’omeostasi glucidica nel diabete

Dopo assunzione di sulfonilurea (S)Dopo 60’ di esercizio al cicloergometro (E)Esercizio + sulfonilurea (E+S)

l

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Attività fisica nella cura del diabete tipo 2Norme generali

L’attività fisica intensa non è necessaria; anche le passeggiate, effettuate con regolarità, comportano vantaggi metabolici

L’attività fisica va comunque consigliata e quantificata singolarmente

L’attività fisica è uno strumento di cura e va fortemente incentivata

Criteri Diagnostici della Sindrome Metabolica Revisione IDF 2009 criteri ATP III 2001

Tre o più alterazioni fra le seguenti:

• Glicemia a digiuno 100 mg/dl

• Trigliceridi 150 mg/dl

• HDL <40 mg/dl M, <50 mg/dl F

• Ipertensione arteriosa ( 130/85 mmHg)

• Obesità addominale (circonf.vita >94 cm M, >80 cm F)

>

>

>

Sindrome metabolica

• Predittore di:– Diabete tipo 2

– Patologia cardiovascolare

Cornelis s en & Fagard , Hypertens ion 2005; 46: 667

mm

olm

mol

/l/l -0.04-0.078

-0.11-0.15

-0.31

0.032

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1Co l tot Co l HDL Co l LDL TG Gluc o s io HOMA

-0.4

-0.2

0

Metanalisi degli studi randomizzati sugli effetti dell’attività fisica aerobica sui parametri metabolici

(Soggetti sedentari sani/ipertesi; esercizio unico intervento; durata >4sett.)

72 trial; 3936 soggetti

-2,4-1,7

-6,9

-1,6 -1,7

-4,9

-8-7-6-5-4-3-2

-10

Normotes i Preipertes i Ipertes i

mm

Hg

PAS PAD

Cornelis s en & Fagard , Hypertens ion 2005; 46: 667

Metanalisi degli studi randomizzati sugli effetti dell’attività fisica aerobica sui valori pressori

Rischio di comparsa di anomalie metaboliche associato alla ridotta fitness cardiorespiratoria* nel CARDIA Study

(n=4487; età 18-30 anni; follow-up 15 anni)

Ipercolesterolemia

Sindrome metabolica(ATP III)

Diabete

Ipertensione

1.01 (0.81-1.27)

1.64 (1.29-2.09)

1.25 (0.75-2.09)

1.34 (1.07-1.67)

moderata vs alta(HR e 95% CI)

1.02 (0.76-1.36)

1.87 (1.42-2.48)

1.75 (1.01-3.04)

2.17 (1.69-2.78)

bassa vs alta(HR e 95% CI)

Carnethon et al, JAMA 2003

• Corretto per età, razza, sesso, scolarità, BMI, circonferenza vita, fumo, storia familiare di IMA precoce.

- 3 categorie in base a test massimale al treadmill: 1° vs 2°-3° vs 4°-5° quintile -

Anomalie metaboliche

612 uomini del KIHD Study senza sindrome metabolica (età media 52 anni, BMI 26 kg/m2)• Questionario su attività fisica nell’anno precedente• Test al cicloergometro

Dopo un follow-up di 4 anni, 107 (17.5%) rientravano nei criteri della sindrome metabolica (WHO)

Comparsa di sindrome metabolica in rapporto alla fitness cardiorespiratoria (50° centile superiore vs

inferiore) e alla quantità di attività fisica intensa (>7.5 MET) svolta

Laaksonen et al, KIHD Study, Diabetes Care 2002

Rischio di sviluppo di sindrome metabolica in 3233 uomini suddivisi in quartili di forza muscolare

- Aerobics Center Longitudinal Study (1980-2003) -

Jurca et al, Med Sci Sports Exerc 2005

Follow-up medio 7 anni.Al basale età media 43 anni, BMI medio 25 kg/m2

Incidenza di sindrome metabolica in uomini suddivisi p etàe per quartili di forza muscolare

Jurca et al, Med Sci Sports Exerc 2005

Incidenza di sindrome metabolica in uomini suddivisi p BMI e per quartili di forza muscolare

Jurca et al, Med Sci Sports Exerc 2005

Diabetes Prevention Program- schema di randomizzazione -

Soggetti con IGT n=3234

Placebo n =1082

Metformina n=1073

Modifica stile di vita n=1079

Cambiamenti nel peso e nell’attività fisica in 3234 soggetti con IGT assegnati a un programma intensivo di modifica dello stile di vita*,

metformina o placebo

* dieta ipocalorica ipolipidica (obiettivo: calo ponderale=7%) + attività fisica moderata =150 min/settimana

.

Diabetes Prevention Program, NEJM 2002

peso (kg)

anni

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0anni

Placebo

Metformina

0

2

4

6

8

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Placebo

Metformina

Stile di vita

Stile di vita

Attività fisica (MET h / settimana)

Effetto della modifica dello stile di vita o della terapia con metformina sulla comparsa di diabete tipo 2

in 3234 soggetti con IGT

anni

(%)

Placebo

0

10

20

30

40

0.50 3.5 4.01.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Stile di vita(-58%)

Diabetes Prevention Program, NEJM 2002

Metformina

p<0.001

Diabetes Prevention Program- schema di randomizzazione -

3234 soggetti con IGT1711 (53%) con SM

1523 (47%) senza SM

Placebo n =1082

Metformina n=1073

Modifica stile di vita n=1079

0

20

40

60

Placebo Metformina Stile di vita

Base

Dopo

Prevalenza della sindrome metabolica nei partecipanti al Diabetes Prevention Program

prima e al termine del trial

Orchard et al, Ann Intern Med 2005

P<0.001

%

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4

Placebo

Metformina (-17%)

p<0.001

Stile di vita (-41%)

Incidenza cumulativa di sindrome metabolica nei partecipanti al Diabetes Prevention Program

anni

%

Orchard et al, Ann Intern Med 2005

18

23

38

Percentuale di regressione della sindrome metabolica nei partecipanti al Diabetes Prevention Program

Orchard et al, Ann Intern Med 2005

P<0.001

%

0

10

20

30

40

Placebo

Metformina

Stile di vita

Finnish Diabetes Prevention Study- schema di randomizzazione -

Soggetti con IGT n=522

Controllon=257

Stile di vitan=265

conclusione trial dopo 1-6 anni (mediana 4)

Counseling intensivo per ridurre il pesodi almeno il 5% con dieta ipolipidicae attività fisica moderata >30 min/die

Informazioni iniziali verbali e scritte su stile di vita e salute

Modalità di intervento sullo stile di vita adottate nel Finnish Diabetes Prevention Study

• Strumenti utilizzati:– counseling intensivo individuale

• 7 incontri con dietista 1° anno; ogni 3 mesi in seguito (media 20)

– incentivazione attività fisica – disponibilità gratuita supervisione per training di resistenza

muscolare

• Obiettivi:– riduzione peso >5%– introito lipidi <30% delle calorie totali (saturi <10%)– fibre >15 g/1000 Cal– attività fisica moderata > 30 min/die

Caratteristiche dei soggetti del Finnish DiabetesPrevention Study nel corso del trial

Peltonen et al, Lancet 2006

Effetto della modifica dello stile di vita sulla comparsa di diabete tipo 2 nei soggetti con IGT del Finnish

Diabetes Prevention Study

Tuomilehto et al, NEJM 2001

-58% -p<0.001

Attività fisica per ridurre le lipoproteine: quale quantità e quale intensità di esercizio?

The STRRIDE Study - disegno sperimentale

in sovrappeso,con lieve-moderata

dislipidemia

(32 km/sett) (65-80% VO2max)per 8 mesi

(19.2 km/sett) (65-80% VO2max)per 8 mesi

(19.2 km/sett) (40-55% VO2max)

per 8 mesi

Controlli(mantengono vita sedentaria

per 6 mesi)

Kraus et al, NEJM 2002

111 soggetti sedentari

Attività fisicaprolungataintensa

Attività fisicapiù breveintensa

Attività fisicapiù breve

moderata

The STRRIDE Study– aderenza al protocollo e variazioni di peso -

Kraus et al, NEJM 2002

Effetti di varie quantità/intensità di attività fisica su colesterolo HDL e LDL piccole e dense

The Strride Study, Kraus et al, NEJM 2002

HDL LDL piccole e dense

Ordine di efficacia di diverse quantità e

intensità dell’attivitàfisica sulle lipoproteine

circolanti

The Strride Study, Kraus et al, NEJM 2002

LDL

HDL

VLDL

IDL

Correlazioni fra caratteristiche del

training e riduzione della HbA1c nel

gruppo di intervento rispetto al gruppo di controllo non attivo

intensità quantità

Analisi del contributo

relativo di calo ponderale,

esercizio e dieta sulla prevenzione

di diabete nel braccio con

modifica intensiva dello stile di vita del

DiabetesPreventionProgram

Hamman et al, Diabetes Care 2006

101 maschi obesi (BMI medio 31 kg/m2)

Dieta ipocalorica(-700 kcal/die)

(con trial concluso n=11)

Esercizio al treadmill<70% VO2max

(spesa 700 kcal/die)(con trial concluso n=16)

Esercizio +aumento calorie dieta

(con trial concluso n=14)

3 mesi di dieta o esercizio

Controlli(non dieta o esercizio)(con trial concluso n=8)

- disegno dello studio -

Riduzione del grasso viscerale ( ) e sottocutaneo ( ) dopo il trial

Controlli

Dieta

Esercizio

Eserciziosenza calo peso

C

DWL

EWL

EWW

0

5

10

15

20

Controlli Dieta Esercizio Eserciziosenza calo peso

Utilizzazione del glucosio durante clampprima e dopo dieta o esercizio

Ross et al, Ann Intern Med 2000

BaseDopo

mg/

kg

mus

colo

min

* * #

* p<0.05 vs controlli # p<0.05 vs esercizio senza calo peso

- disegno sperimentale -

10 diabetici tipo 27 controlli

Un arto sottoposto adallenamento di forza

Un arto non sottoposto ad allenamento

Dopo 6 settimane di allenamento moderato supervisionato (30’ x 3/settimana):• clamp euglicemico con cateterismo artero-venoso femorale bilaterale• biopsia muscolare su entrambi gli arti

Clearance del glucosio e flusso sanguigno alla gamba, basali e durante clamp, nell’arto sottoposto ad allenamento di forza e in

quello non allenato in controlli e diabetici tipo 2

Holten et al, Diabetes 2004

Infusione insulinica nel clamp: 28 and 480 mU/m2 min

Allenamento supervisionato:30’x3/settimana x 6 settimane

FATTORI CHE AUMENTANO LA CAPTAZIONE MUSCOLARE DI GLUCOSIO

DOPO ALLENAMENTO DI FORZA

• Aumento del letto vascolare nel settore allenato

- aumento trasportatori del glucosio

• Aumento della massa muscolare

- aumento espressione e attività glicogeno-sintasi

- aumento recettori insulinici• Modificazioni funzionali nel muscolo allenato